DE8004291U1

DE8004291U1 - Beizpasten-portionseinheit zum reinigen von oberflaechen von metallteilen

Info

Publication number: DE8004291U1
Application number: DE19808004291
Authority: DE
Original assignee: MOHR ADOLF 6054 RODGAU
Current assignee: MOHR ADOLF 6054 RODGAU
Priority date: 1980-02-18
Filing date: 1980-02-18
Publication date: 1980-06-19

Description

PATENTANWALT
HANS-JOACHIM KANTNER

DIPLOM-INGENIEUR

PATENTANWALT DIPL-INC. H.-J. KANTNER DARWSTÄDTER STR.H. 607 LANGEN / H ESSE N

6070 LANGEN. 14.02.1980 DARMSTÄDTER STRASSE 8 TELEPHON: (06I03) 23029 ΚΪΓο/st

TELEGRAMM: KANTN ER PATENTE LANGENHESSEN

Neue Telegrammanschrift < New telegram address ;

ID EALAW

Adolf Mohr

Hanauer Straße $

6054- Rodgau-Niederroden

Beizpasten-Portionseinheit zum Reinigen von Oberflächen

von Metallteilen

Die Anmeldung "bezieht sich auf eine Portionseinheit in Gestalt eines sphärischen, sphäroidalen, zylindrischen oder polyedrisch Formlinge aus Beizpaste zum Reinigen von Stahl und "betrifft dabei insbesondere eine Portionseinheit solcher Beizpasten, welck eine von einer Trägersubstanz gehaltene Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit enthalten.

Die Korrisionsbeständigkeit von Edelstahlen, und zwar insbesondere austenitisehen Chromnickelstählen und anderen, auch titan- oder molybdänhaltigen, Stählen, wie zum Beispiel 10 CrNiEb 189-Stahl, 10 GrNiTi 189-, 10 CrNiMo 1810- und 10 CrNiMoTi 1810-Stahl, beruht nämlich darauf, daß diese sich insbesondere infolge ihres Chromgehaltes unter Einfluß von Luftsauerstoff mit einer oxidischen Schutzschicht überziehen. Die Oxidschicht ist mit dem Auge nicht erkennbar und läßt den Stahl blank erscheinen.

Dickere Oxidschicht en, wie sie beim Schweißen "und Glühen entstehen, sind keine Passivschichten und pflegen die Beständigkeit des Edelstahls herabzusetzen. Eine Komponente* welche die Ausbildung einer Passivschicht verhindert,sind z.B. Fremdferrit-Kontaminationen, die durch die Verarbeitung des Stahls mit ferritischen Werkzeugen hervorgerufen werden.

Eine metallisch reine Oberfläche, welche für die Ausbildung der Passivschicht erforderlich ist, erreicht man am effektivsten durch eine chemische Behandlung, wie Beizen oder Glänzen. Auch das Entfernen dickerer Kontamxnationsbeläge durch Entzundern ist bekannt. Behandlungen von Werkstücken zu diesem Zweck pflegen unter Verwendung von Säuremischungen in Bädern durchgeführt zu werden.

Bei größeren Werkstücken oder aber Nachschweißungen an fertigen Anlagen finden Beizpasten Verwendung. Sie bstehen aus Säuremischungen und Trägersubstanzen für diese, die in Bezug auf ein Eingehen von Reaktionen mit den Säuremischungen bzw. der einen oder anderen von deren Komponenten inert sein sollten.

Hier ist bereits der Einsatz von Bariumsulfat, Calciumsulfat, Kaolin, Bentonit sowie auch hochdisperser Kieselsäure bzw. Kieselgur und andererseits Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Aluminiumsilikaten als Verdickungsmittel für solche Beiz-

ali

pasten bekannt. Alle diese^inert angesehenen Verdickungsmittel weisen jedoch nicht unbeträchtliche Nachteile bei Verwendung in Fluorwasserstoff-Ionen enthaltenden Beizpasten auf.

_ -χ

Kieselsäure bzw. Kieselgur sind nicht für Beizpasten mit Flußsäureanteil geeignet, wie diese besonders zum Beizen von beispielsweise rostfreien Stählen Verwendung finden, da die Kieselsäure mit der Fluorwasserstoffsäure reagiert und dabei wertvolle Flußsäureanteile hinsichtlich ihrer chemischen Aggressivität neutralisiert werden. Hierdurch geht die Wirksamkeit der Beizpaste verhältnismäßig schnell durch Verlust der freien Fluorwasserstoff-Ionen verloren.

Gleiches gilt für Kaolin und Bentonitj welche bekanntlich Siliciumverbindungen mit verhältmäßig hohem Siliciumanteil sind. Auch hier gehen die Silicium-Anteile Eeaktionen mit der Fluorwasserstoffsäure ein und beeinträchtigen den freien Flußsäureanteil in der Beizpaste negativ.

Die Dichte von Kieselsäure ist 2,65 g/cm ,von Kieselgur 2,1 bis 2,6 g/cnr j die von Kaolin beträgt 2,6 g/cnr und die von Bentonit 2,1 g/cm^. Die flüssigen Bestandteile gattungsgemäJßer Beizpasten pflegen hingegen eine geringere Dichte als 2,0 g/cm ^ zu haben, die meist sogar auch noch unter 1,5 g/cm^ liegt. Die ungünstige Folge dieses Unterschiedes der Dichtewerte der flüssigen Bestandteile und der Verdickungsmittel solcher Beizpasten liegt in der Neigung derselben, beim Lagern zu sedimentieren und Inhomogenitäten zu verursachen. Hierdurch ergeben sich gleichzeitig auch unerwünschte Veränderungen der Viskosität im Laufe der Lagerzeit, welche die Anwendung von Beizpasten mit solchen Verdickungsmitteln wesentlich erschweren, indem für befriedigende Beizergebnisse eine langjährige Erfahrung mit dem Umgang solcher Beizpasten und deren Alterungsverhalten mit der Lagerzeit Voraussetzung zu sein pflegt.

• » I ; ,1

Sulfate sind für das weiteste Anwendungsgebiet solcher Beizpasten, nämlich für den Apparate- und Reaktorbau, unzulässig, weil sie bleibende, die Metalleigenschaften verschlechternde Reaktionen mit der behandelten Metalloberfläche eingehen, und zwar dies insbesondere bei hochwertigen Edelstahlen, wie diese gerade für den Apparate- und Eeaktorbau Verwendung finden. Durch die Sicherheitsvorschriften sind solche Beizpasten mit Sulfat-Ionen daher in ihrem zulässigen Anteil auf weniger als 3OO ppm beschränkt, was bedeutet, daß Sulfate als Verdickungsmittel für solche B.eizpasten praktisch nicht mehr zugelassen sind.

Aluminiumoxid mit einer Dichte von 3i97 g/ciir und Magnesiumoxid mit einer Dichte von 3,58 g/cnr heben sich noch weiter von dem Dichtewert der flüssigen Bestandteile gattungsgemäßer Beizpasten ab und bedingen noch größere Schwierigkeiten bezüglich der Aufrechterhaltung ausreichender Homogenität derselben während längerer Lagerzeit.

Allen Beizpasten mit den bisher genannten bekannten Verdickungsmitteln ist ferner ein wesentlicher weiterer Nachteil eigen: Bei Behandlung schrägstehender Flächen oder bei Auftrag auf der Unterseite von horizontal liegenden Platten gleiten diese Pasten in unkontrollierter Weise von der ursprünglich beschichteten Stelle weg oder tropfen ab. Hierdurch kommt es zu flächenmäßigen Ungleichmäßigkeiten der Beschichtung der ursprünglich mit einem Beizpastenauftrag versehenen Metalloberfläche und als Folge hiervon zu unerwünschten und häufig das Werkstück technisch unbrauchbar machenden Ungleichmäßigkeiten des Beizangriffes.

Schließlich, hat sich auch ein anderer Nachteil solcher Beizpasten als höchst unerwünscht erwiesen, der sich immer dort "besonders gravierend einstellt, wo durch Naturgegebenheiten der Wasservorrat verhältnismäßig beschränkt ist. Es ist nämlich nicht immer zu vermeiden, daß es dazu kommt, daß die Beizpaste auf dem "behandelten Werkstück auftrocknet, wie das beispielsweise nicht selten der Fall zu sein pflegt, wenn Erstmontagen von Apparateteilen größerer Abmessungen oder aber Nachschweißungen am Bauort in beispielsweise subtropischen Trockenzonen, wie zum Beispiel Standorten im Wüstengürtel der nördlichen oder südlichen Erdhemisphäre, vorzunehmen sind. Hier kann es aufgrund der herrschenden Außentemperaturen ersichtlich leicht zu diesen unerwünschten Auftrocknungen der Beizpaste kommen, die sich nur schwer entfernen lassen und hierfür einen hohen Spülwasserverbrauch und einen nicht unbeträchtlichen apparativen und/oder werkzeugmäßigen Aufwand sowie eine stets unerwünscht lange Behandlungszeit für ihr Entfernen erfordern. Abgesehen von den hierdurch bedingten technischen Schwierigkeiten kann auch der notwendige Aufwand an Investions- und Verfahrenskosten für vorzuhaltende Anlagenteile und erschwerte und zeitmäßig nicht unerheblich ausgedehnte Behandlungszeit nicht unberücksicht bleiben.

Insbesondere im Interesse der Erzielung verbesserter Handhabungsmöglichkeiten in dem Sinne, daß sich die Beizpaste auch bei ungünstig geformten oder eine ungünstige Lage einnehmenden metallischen Werkstücken leicht tropfenfrei auf den zu behandelnden Oberflächen auftragen lassen und ein sogar so gutes Vermögen haben soll, daß selbst Gase, die während der Behandlung der Oberfläche entstehen können, die Paste nicht abzulösen oder weggleiten zu lassen vermögen, hat man als Verdickungsmittel auch bereits Kunststoff-

kugeln in Form von Thermoplasten oder Duroplasten verwandt. Hierfür sind als Thermoplaste vorgeschlagen worden Polyolefine wie Polyäthylen, Polypropylen und Polybuten, die Polymerisate der perhalogenierten Olefine wie Polytetrafluoräthylen und Polytrifluorchloräthylen, die Polymerisate der teilhalogenierten Olefine wie Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid, ferner Polystyrol, Polyamide, Polycarbonate, Polyester, Polyurethane und Mischpolymerisate, zum Beispiel Acetal-Polyester-Mischpolymerisate oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisat, und als Duroplasten beispielsweise Phenolharz und Melaminharz. Dabei geht man davon aus, daß beispielsweise die besonders bevorzugten Polyolefine neben ihrer Beständigkeit gegenüber den meisten Agenzien, mit denen bei Normaltemperatur eine chemische Oberflächenbehandlung durchgeführt wird, eine geringe Dichte von 0,9 bis 0,95 g/cnr aufweisen und nach Ansicht der Fachwelt dadurch eine Sedimentation des Verdickungsmittels nicht auftritt.

Abgesehen davon, daß sich sämtliche Chlor als Einlagerung im Molekülverband enthaltenden Kunststoffe nicht als Verdickungsmittel für zur Behandlung beispielsweise von Stahl bestimmte Beizpasten eignen, weil durch dieses sogenannte bleibende Haarrißkorrosionen ausgelöst oder zumindest doch begünstigt werden, welche zudem auch noch die unangenehme Eigenschaft haben, weiterzufressen, das heißt sich durch chemische Austauschreaktionen mit der Umwelt auszudehnen, haben sich solche Beizpasten auch in anderer Hinsicht nachteilig erwiesen. So muß der Anteil an diesen Verdickungsmitteln in Form von Kunststoffpulver in flußsäurehaltigen Beizpasten sehr hoch sein, nämlich in der Größenordnung von 100 g Kunststoffpulver auf 100 cnr Beizflüssigkeit betragen. Dies stellt eine beträchtliche Belastung der Gestehungskosten einer solchen Beizpaste dar. Je nach Kombination von Bestandteilen der Beiz-

— 7 —

flüssigkeit und als Verdickungsmittel zur Verwendung gelangendem Kunststoffmaterial wird meist auch noch die Verwendung besonderer Netzmittel erforderlich. Diese wiederum steigern gleichfalls wieder den Kostenaufwand und sind in vielen Fällen für hochwertige, für die Behandlung von Edelstahlen bestimmte Beizpasten wegen ihrer Chlor- oder Sulfat-Ionen-Anteile ungeeignet.

Der wesentliche Nachteil solcher mit Kunststoffpulver als Verdickungsmittel arbeitenden Beizpasten liegt aber darin, daß diese biologisch nicht abbaubar sind. Das als Verdickungsmittel verwandte Kunststoffmaterial stellt eine ohne Reinigung der anfallenden Abwasser unzulässige Umweltbelastung dar und hat zur Folge, daß besonders in Anbetracht der geringen Teilchengröße dieses Kunststoffmaterials verhältnismäßig aufwendige und kostenintensive Klär- bzw. Reinigungseinrichtungen für die anfallenden Abwässer vorgehalten werden müssen. Auch hierdurch wird ebenso wie durch den notwendig hohen Anteil von Verdickungsmittel in solchen bekannten Beizpasten die Wirtschaftlichkeit derselben ungünstig beeinflußt.

Insbesondere in Anbetracht dieser Schwierigkeiten ökologischer Belastungen aufgrund nicht möglicher biologischer Abbaubarkeit der Abfallprodukte der Beizbehandlung ist die Fachwelt einen anderen Weg gegangen, indem der Einsatz von organischen Verdickungsmitteln wie Carboxi- und Hydroximethylcellulose und ferner auch eines Polysaccharides vom Typ Xanthan vorgeschlagen wurde. Auch solche Beizpasten vermögen jedoch aus folgenden Gründen nicht voll zu befriedigen:

Einmal nämlich bauen diese Beizpasten beim Lagern insbesondere bei höheren Temperaturen, wie diese beispielsweise auf Bau-

I t t il Il

stellen in den Subtropen oder Tropen unvermeidbar sind, und/oder hohem Salpetersäuregehalt in ihrer Viskosität sehr schnell ab. Das bedeutet, daß eine solche Beizpaste in ihrer Anwendbarkeit praktisch nicht mehr zu beherrschen ist, da durch die Änderung ihrer Konsistenz ein sauberes und flächendeckendes Haften auch auf schrägen oder sogar steilen zu behandelnden Flächen nicht mehr zu gewährleisten ist.

Ferner hat sich herausgestellt, daß, obgleich in feuchtem Zustand solche Beizpasten sich durchaus problemlos abspülen lassen, ihre Entfernbarkeit von der behandelten Oberfläche dann äußerst schlecht ist, wenn es zu einer Auftrocknung auf dieser gekommen sein sollte, was praktisch gerade bei Einsatz auf Baustellen in heißem Klima nicht immer vermeidbar ist.

Der gravierendste Nachteil solcher bekannter Beizpasten wird aber darin gesehen, daß diese ebenso wie alle anderen bekannten Beizpasten keine Langzeitlagerfähigkeit aufweisen. In der modernen Technik werden nämlich in immer zunehmenderem Maße metallische Werkstücke langen Transport- und Lagerzeiten ausgesetzt, bevor sie zu ihrem bestimmungsgemäßen Einsatz gelangen. Dies ist besonders der Fall bei Bauteilen des Apparate- bzw. Reaktorbaus, welche nach weitem Transportweg und/oder längerer Lagerzeit zu der jeweiligen Anlage zusammengeschweißt werden sollen. In diesen Fällen muß auch die mitzuliefernde Beizpaste eine entsprechende Lagerbeständigkeit aufweisen, das heißt, sie muß auch unter Berücksichtigung von unvorhersehbaren Verlängerungen der Zeit bis zu ihrem tatsächlichen Einsatz ihre ursprüngliche Konsistenz praktisch unverändert beibehalten, ohne daß es zu Entmischungs- bzw. Sedimentierungserscheinungen zwischen Verdickungsmittel und eigentlicher Beizflüssigkeit oder aber zu chemischen Reaktionen zwischen

beiden kommt und im übrigen auch, keine wesentlichen Änderungen der Viskosität auftreten. Unter Langzeitlagerfähigkeit in diesem Sinne ist eine Lagerfähigkeit von mehr als einem Jahr zu verstehen. Wenngleich auch die aus der DE-AS 2 4-13 870 bekannte Beizpaste mit Verdickungsmittel in Form eines Polysaccharide vom Typ Xanthan gegenüber anderen bekannten Beizpasten erheblich verbesserte Lagerzeitwerte aufweist, wird eine Langzeitlagerfähigkeit in diesem Sinne nicht erreicht.

Im Zusammenhang mit dieser Lagerfähigkeit steht ein anderes Problem: Nicht immer wird auf einer Bau- oder Montagestelle gleich eine größere Menge Beizpaste für die eine oder andere durchzuführende Beizbehandlung benötigt. Dennoch muß bisher bei allen bekannten Beizpasten ein mehr oder weniger großer Behälter, sei dies nun ein Kanister, eine Dose oder eine Tube, der solche Beizpaste herkömmlicher Konsistenz und Zusammensetzung enthält, "angerissen", das heißt geöffnet werden, um die benötigte Beizpastenmenge als meist nur geringe Teilmenge im Vergleich zum Behälterinhalt zu entnehmen, während der Rest im wieder verschlossenen Behälter verbleibt. Dadurch wird von Entnahmefall zu Entnahmefall die im Behälter miteingeschlossene Luftmenge immer größer. Sie entzieht erfahrungsgemäß der Beizpaste mit exponentiell wachsender Geschwindigkeit die Feuchtigkeit, wodurch allein bereits die Zusammensetzung und die Viskositäts- und Handhabungseigenschaften der Beizpaste ungünstig beeinflußt werden. Hinzu kommen aber noch die weiteren bereits oben erläuterten ungünstigen Verhältnisse aufgrund der bei herkömmlichen Beizpasten jedenfalls über längere Zeit praktisch unvermeidbaren Sedimentierungs- und Entmischungserscheinungen. liegt auf der Hand, daß durch diese allein ungeachtet der bei solchen Beizpasten jedenfalls bei längerer Lagerzeit praktisch unausweichlichen Reaktionen zwischen eigentlicher die den Beizangriff bewirkenden Agenzien enthaltender Beizflüssigkeit und Verdickungsmittel eine solche Schichtungsverteilung der Beiz-

- 10 -

paste im Behälter bewirkt wird, daß die Güte -und Wirksamkeitszuverlässigkeit einer solchen Beizpaste von Entnahmefall zu Entnahmefall sich ändert und praktisch überhaupt nicht zu garantieren ist, wie das aber von den Anwendern solcher Beizpasten insbesondere im Anlagen- und Reaktorbau gefordert wird. Abpackung, Lagerung, Lieferung, Transport und Zwischenlagerung vor Benutzung bzw. Verbrauch in Form von an sich erwünschte η Portionseinheiten sind aus diesen Gründen bei herkömmlichen Beizpasten praktisch nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen und kostengünstigen Mitteln erstmalig eine Portionseinheit aus Beizpaste zu schaffen, durch welche auch über extrem lange Zeitspannen für Lagerung und Transport sogar im heißesten Klima die Nachteile bekannter Beizpasten wirksam vermieden werden, indem diese Beizpaste nicht nur bedenkenfrei für die Behandlung von Oberflächen von Metallteilen aus Edelstahl eingesetzt werden kann, sondern sogar bei Aufbringung auf in ungünstiger Stellung befindliche Flächen, wie etwa senkrechte oder mit auch großer Steilheit schräge Oberflächen, oder selbst bei Arbeiten "über Kopf", das heißt Aufbringung auf der Unterseite von etwa horizontal oder nur leicht schräg liegenden Flächen, einen tropfenfreien gut haftenden und die gesamte beschichtete Fläche mit praktisch gleichmäßiger Schichtdicke abdeckenden Auftrag erbringt, der nach gewünschter Einwirkungsdauer sogar dann, wenn es zu Auftrocknungen gekommen sein sollte, einfach und bequem und in jeder Hinsicht problemlos durch einfaches Spülen mit Wasser entfernt werden kann, wobei nicht nur durch Nichtnotwendigkeit besonderer apparativer Vorkehrungen, für das Entfernen der Rückstände und durch die besondere Einfachheit der Verfahrensführung eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit erreicht wird, sondern auch zuverlässig jegliche Umweltbelastung insbesondere über die Abwässer vermieden und im übrigen eine bisher nicht für möglich gehaltene Langzeit-

lagerfähigkeit der Beizpaste erreicht wird, indem bei ihr über Jahre hinaus gewährleistet ist, daß es weder zu Entmischungs- bzw. Sedimentierungserscheinungen noch zu chemischen Reaktionen zwischen Verdickungsmittel und einem oder mehreren der Agenzien der eigentlichen Beizflüssigkeit kommt und auch die Viskositätseigenschaften praktisch unverändert erhalten bleiben.

Es wurde nun gefunden, daß sich erfindungsgemäß in überraschend einfacher und wirtschaftlicher Weise diese Aufgabe dadurch lösen läßt, daß bei einer Portionseinheit in Gestalt eines sphärischen, sphäroidalen, zylindrischen oder polyedrisehen Formlings aus Beizpaste zum Reinigen von Oberflächen von Metallteilen insbesondere aus nichtrostendem Stahl, welche eine von einer Trägersubstanz gehaltene Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit enthält, im Gefügeverband des Beizpastenmaterials als Trägersubstanz Partikel mindestens eines Alkalihexafluoraluminats eingelagert sind.

Ersichtlich geht die Erfindung dabei einen von der durch den Stand der Technik aufgezeigten Entwicklungslinie abweichenden Veg, indem unter Beachtung der nachteiligen Eigenschaften von Fluor- und/oder Sulfat-Ionen in ansonsten für inert gehaltenen Substanzen sowohl der insbesondere wegen der nicht vorhandenen biologischen Abbaubarkeit unbrauchbare Weg über Kunststoffpulver als Verdickungsmittel solcher hochwertiger Beizpasten wieder verlassen und auch der Entwicklungsrichtung über pflanzlich gewachsenen Substanzen entsprechende Materialien, wie Zellulosen oder Polysaccharide, als Verdickungsmittel wegen deren fehlender Beständigkeit gegenüber Reaktionen mit der von diesem gehaltenen Beizflüssigkeit nicht weiter gefolgt, sondern vielmehr auf anorganische Substanzen zurückgegangen wird. Dabei wird überraschend erstmalig eine echte

Langzeitlebensdauer solcher Beizpasten erreicht, und zwar
dies gleichzeitig sogar für in Form von Portionseinheiten
gehaltenes Beizpastenmaterial, indem sich erwiesen hat,

daß erfindungsgemäß ausgestaltete Beizpasten auch nach jähre- ;

langer Lagerzeit selbst unter ungünstigsten Temperaturbe- |

dingungen praktisch keinerlei Veränderungen hinsichtlich |

ihrer !Formulierung, ihrer Homogenität, ihrer ursprünglich |

eingestellten Viskosität und damit einhergehend ihrer ge- |

wünschten Handhabungsfähigkeit aufweisen. Dabei war es be- |

sonders überraschend, daß sich diese die vorstehend beschrie- I

bene komplexe Aufgabe mit ihren teilweise einander wider- \

streitenden Anforderungen an die Beizpaste vorteilhaft lösen- \

den Eigenschaften im Gegensatz zu der Auffassung der Fachwelt, ' daß hierfür als Verdickungsmittel Materialien erforderlich seien,

deren Lichte zumindest angenähert der Dichte der flüssigen ^; Bestandteile der Beizpaste entsprechen sollte, mit mineralischen'

Materialien erzielen lassen, deren Dichte mit etwa 3>0 g/cm-⁵ ;-^;

für Alkalihexafluoraluminat einem Vielfachen der flüssigen , Bestandteile entspricht.

Pur Beizpasten nach der Erfindung, bei denen eine eher " flüssigere bzw. cremigere Konsistenz erwünscht ist, können in de; Trägersubstanz zweckmäßig Partikel von Kaliumhexafluoraluminat ν angeordnet sein, während es sich für höherviskose bzw.spachtelbare Beizpasten empfiehlt, wenn in der Trägersubstanz Partikel , von Natriumhexafluoraluminat angeordnet sind. Gute Ergebnisse · insbesondere hinsichtlich der Einstellung der für eine gute ί Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen Beizpasten verantwortlichen Eigenschaften, wie insbesondere der Viskosität, ergeben
sich auch, wenn in weiterer zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung in der Trägersubstanz Partikel von Kaliumhexafluoralu- ; minat und Natriumhexafluoraluminat angeordnet sind.

* · · · ft It

- 13 -

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn im Gefügeverband des Beizpastenmaterials als die Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit tröpfchenförmig Fluorwasserstoffsäure und/oder in ganz und/oder teilweise gelöster Form und/oder als ungelöste Partikel zumindest eines von deren

Salzen eingelagert ist bzw. sind. Zweckmäßigerweise kann dabei die die· Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit als Benetzung der Trägersubstanz-Partikel angeordnet sein. Ferner kann mit Vorteil die Rezeptur so getroffen sein, daß die Portionseinheit nach der Erfindung das bzw. die Fluorwasserstoff-Ionen darbietende(n) Agens bzw. Agenzien in der Beizflüssigkeit in einem Gewichtsverhältnis zu dieser von maximal 1 : 2 enthält,

Die^Fluorwasserstoff-Ionen enthaltende Beizflüssigkeit sollte im Gefügeverband des Beizpastenmaterials in einem Gewichtsverhältnis zur Trägersubstanz von im allgemeinen zwischen 1/2 : 1 und 2 : 1 vorgesehen sein; Werte zwischen etwa 35 bis 65 Gew.-% Trägersubstanz werden bevorzugt.

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn zur Erzielung gleichmäßig gut flächendeckender Streichbarkeitseigenschaften in der Trägersubstanz zumindest überwiegend Natriumhexafluoraluminat (III) und in Fällen, wo besonders gute Sprühfähigkeitseigenschaften erwünscht sind, in der Trägersubstanz zumindest überwiegend Kaliumhexafluoraluminat (III) angeordnet sind, wobei das Beizpastenmaterial erforderlichenfalls durch Zugabe einer entsprechenden Menge Wasser auf geeignete Verarbeitungskonsistenz gebracht werden kann.

Für manche Einsatzfälle ist es erwünscht, wenn dafür gesorgt werden kann, daß das Werkstück dem Beizangriff von unter gleichzeitiger Anwesenheit von Fluorwasserstoff- und Nitrat-Ionen ablaufenden Reaktionen ausgesetzt wird. Für diesen Fall kann im Gefügeverband des Beizpastenmaterials als Anteil der die Fluorwasserstoff-Ionen darbietenden Beizflüssigkeit

mindestens ein Nitrat-Ionen darbietendes Agens enthalten sein. Hierfür kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß im Gefügeverband des Beizpa3tenmaterials als die Nitrat-Ionen darbietendes) Agens bzw. Agenzien tröpfchenförmig Salpetersäure, und/oder in ganz und/oder teilweise gelöster Form und/oder als ungelöste Partikel zumindest eines von deren Salzen eingelagert ist bzw. sind. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das bzw. die die Nitrat-Ionen darbietende(n) Agens bzw. Agenzien als Benetzung der Trägersubstanz-Partikel angeordnet ist bzw. sind. Mit Vorzug kann ferner vorgesehen sein, daß dieses Agens bzw. diese Agenzien in der von der Trägersubstanz gehaltenen Beizflüssigkeit in einem Gewichtsverhältnis zur Trägersubstanz von insgesamt maximal 2/3 : 1 enthalten ist bzw. sind. Hierdurch läßt sich nämlich in vorteilhafter Weise für eine Vielzahl von Einsatzfällen ausreichend bei gleichbleibend guter Beizaggressivität der Anteil an Fluorwasserstoff-Ionen im Interesse gesteigerter Wirtschaftlichkeit der Beizpaste und verbesserter Sicherheit der Handhabung derselben im Vergleich zu bekannten Beizpasten gleicher Beizaggressivität verhältnismäßig gering halten.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials 60 Gew.-% Natriumhexafluoraluminat (III), 20 Gew.-% Salpetersäure und 5 Gew.-% Fluorwasserstoffsäure eingelagert sind. Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel enthält im Gefügeverband des Beizpastenmaterials eingelagert 4-0 Gew.-% Kaliumhexafluoraluminat (III), 20 Gew.-% Salpetersäure und 5 Gew.-% Fluorwasserstoffsäure. In beiden Fällen ist der Best durch Wasser gegebenenfalls mit weiteren Zumischlingen gegeben, wie bei spielsweise zumindest ein in weiterer zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung zugesetztes säurebeständiges Tensid, welches I vorzugsweise ein Fluortensid sein kann.

Weiterhin hat es sich als "besonders zweckmäßig erwiesen, wenn das erfindungsgemäfi als Verdickungsmittel einzusetzende Alkalihexafluoraluminat, das an sich eine Dichte von etwa 3,0 g/cm* "besitzt, in einer Korngröße von mindestens 85% unter 0,071 mm und ferner mit einem trockenen Schuttgewicht von 600 bis 1200 g/Liter, vorzugsweise 600 his 800 g/Liter, eingesetzt wird.

Die Herstellung der Beizpasten gemäß der Erfindung erfolgt durch Mischung des flüssigen Säureagens mit dem pulverigen Alkalihexafluoraluminat. Ein geringer Teil dieses Aluminates geht hierbei mit leicht exothermer Reaktion in Lösung, bis sich eine Gleichgewichtsreaktion eingestellt hat. Die nach der Erfindung gemischte Paste ist nach der Herstellung in warmem Zustand flüssig bis leicht pastös und kann somit leicht konfektioniert werden. Nach einer Standzeit von ca. 2 bis 3 Stunden entsteht eine tixotrope homogene Paste, welche sich auch nach längeren Standzeiten allenfalls kaum merklich entmischt. Sie wird durch beliebiges bekanntes Portionie ren in die Form der erfindungsgemäßen Portionseinheiten gebracht, wie beispielsweise in polyedrische Formlinge nach Art etwa eines Stückes Butter, die dann zweckmäßig in geeigneter Form noch mit einer vorzugsweise feuchtigkeits- und/oder gasdichten Umhüllung versehen und lager- und transportfähig verpackt werden. Es kann aber die Portionseinheit erst am Einsatzort, und zwar mehr oder weniger kurz vor der Verwendung des Beizpastenmaterials nach der Erfindung aus von einem beispielsweise in herkömmlicher Weise in einer Dose oder Tube oder dergleichen enthaltenen größeren Vorrat entnommenen! Beizpastenmaterial erstellt werden.

Die Konsistenz der Paste kann bei Herstellung je nach dem, ob bei der Anwendung derselben manueller Auftrag mit Pinsel oder aber bei entsprechender Schutzausrüstung des Personals Sprühverarbeitung mit Druckgeräten beabsichtigt ist, durch variable Aluminatzugabe und Auswahl geeigneter Kombinations-

und Mischungswerte von Natrium- und Kaluimhexafluoraluminat entweder hochviskos oder niedrigviskos eingestellt werden.

Durch ihre tixotrope Konsistenz "besitzt die erfindungsgemäße Beizpaste ein gutes Haftvermögen und gleitet nicht einmal bei senkrechten Flächen von der Oberfläche ab. Auch Tropfenbildungen treten nicht auf. Beides ist insbesondere aus Gesichtspunkten des Arbeitsschutzes von besonderem Interesse. Im Gegensatz zu bekannten Beizpasten, bei denen gleichfalls diese Eigenschaft erreicht werden sollte, ist bei der Erfindung diese Eigenschaft praktisch nicht für die Beizgüte erforderlich. Es hat sich nämlich als weiterer überragender Vorteil der erfindungsgemäßen Beizpasten herausgestellt, daß diese in beliebiger Weise auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht werden können, ohne daß auf gleichmäßige Schichtdicke besonders geachtet zu werden braucht. Sie können beispielsweise recht sorglos mit einem Pinsel aufgetragen werden, wobei durchaus Schlieren oder Streifen auf der Sichtoberfläche der Paste vorhanden sein können, also unterschiedliche Schichtdicken über dem mit Beizpastenauftrag versehenen Oberflächenbereich, sofern' dieser nur mit Beizpaste abgedeckt ist. Das überraschende Ergebnis ist, daß nach dem Beizen an dem Werkstück trotz solches ungleichmäßigen manuellen Auftrages beispielsweise mit dem Pinsel sich eine streifenfreie gebeizte Oberfläche darbietet.

Der Wirkungsmechanismus dieser vorteilhaften Eigenschaften der Beizpasten nach der Erfindung ist bisher nicht bekannt. Es wird angenommen, daß er seine Ursache in der eigenartig monokliden Kristallstruktur des erfindungsgemäß als Verdickungsmittel eingesetzten Materials hat, die über intrazellulare Diffusion zu einem Flüssigkeitsaustausch innerhalb der Beizpaste während des Beizvorganges führt und auf diese Weise dafür sorgt, daß ungeachtet der Dicke der über der zu behandelnden Metalloberfläche stehenden Beizpastenschicht über der gesamten mit dieser abgedeckten Werkstückoberfläche ein gleichmäßiger Beizangriff stattfindet.

Auf jeden Fall ist erwiesen, daß durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht nur eine auch noch nach extremer Langzeitlagerung sogar unter ungünstigsten klimatischen.Bedingungen praktisch ihre ursprünglichen gegenüber herkömmlichen Beizpasten vergleichsweise überragend vorteilhaften Eigenschaften beibehaltende Beizpaste geschaffen ist, sondern darüberhinaus erstmalig auch eine Portionsein heit aus Beizpastenmaterial überhaupt möglich wird, bei der zudem auch noch diese vorteilhaften Eigenschaften unabhängig von der Lagerzeit praktisch unverändert wirksam erhalten bleiben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der einzigen Zeichnung schematisch perspektivisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Portionseinheit in Form eines polyedrische] Formlinge mit Verpackung rein beispielsweise näher erläutert:

Ein etwa quaderförmiger Formling aus Beizpastenmaterial hat in dessen Gefügeverband - wie aus der im übrigen nicht maßstäblichen, sondern im Interesse besserer Verdeutlichung größenmäig wesentlich übertriebenen Darstellung der vorderen Stirnansicht diesespolyedrisehen Formlinge ersichtlich - eingelagert symbolisch als kleine Kreise angedeutete Trägersubstanz-Partikel 4, zwischen denen wie im linken Bereich dieser Stirnansicht lediglich beispielsweise wiedergegeben, als Quadrate angedeutete Beizflüssigkeits-Partikel 3a angeordnet sind. Im rechten Bereich dieser Stirnansicht hingegen ist als Alternative hierzu verdeutlicht, daß die Beizflüssigkeit bevorzugt auch als die Trägersubstanz-Partikel 4 umgebende Benetzung 3b derselben vorliegen kann.

Weiterhin sind im Gefügeverband eingelagert Tröpfchen 6a einer Nitrat-Ionen enthaltenden Flüssigkeit oder feststoffartige Partikel mindestens eines Nitrat-Ionen enthaltenden Salzes dargestellt. Mit 6b bezeichnet und jeweils gestrichelt wiedergegeben ist ferner eine Alternative hierzu, bei der diese Nitrat-Ionen darbietende Agenzien, nämlich vorzugsweise Salpetersäure und/oder eine Lösung mindestens eines von deren Salzen, enthaltende Flüssigkeit als die Partikel 4 des Trägermaterials umgebende Benetzung derselben vorliegt . Mit dreieckförmigen Symbolen sind säurebe-

- 18 -

ständige Tenside, die vorzugsweise I¹Iuortenside sein können, dargestellt.

Zweibevorzugte Beispiele der Erfindung weisen folgende Zusammensetzung des Beizpastenmaterials auf:

Beispiel 1

Streichbare Paste

Natriumhexafluoraluminat (III) 60 Gew.-%

Salpetersäure 20 Gew.-%

Fluorwasserstoffsäure 5 Gew.-%

Rest Wasser

sämtlich im Gefügeverband des Beizpastenmaterials eingelagert.

Beispiel 2

Sprühtare Paste

Kaliumhexafluoraluminat (III) 40 Gew.-%

Salpetersäure 20 Gew.-%

Fluorwasserstoffsäure 5 Gew.-%

Rest Wasser

sämtlich im Gefügeverband des Beizpastenmaterials eingelagert.

Bei sämtlichen Angaben von Gewichtsanteilen von Säureagenzien sind diese immer auf hundertprozentige Konzentration derselben bezogen.

Beide Beizpasten nach Beispiel 1 und Beispiel 2 weisen eine gemessene Langzeitlagerfähigkeit von mindestens drei Jahren auf.

Die Beizpaste nach Beispiel. 1 wurde auf eine Schweißnaht von Edelstahlbechen gemäß Werkstoff DIN 1.4541 aufgetragen und nach einer Kontaktzeit von einer Stunde abgespült. Die behandelte Naht war vollkommen blank. Die Beizpaste nach Beispiel 2 wurde auf eine Edelstahlfläche gemäß Werkstoff

- 19 -

DIN I.43OI, welche mit Anlauffarben nach Temperatureinwirkung und Fremdferrit versehen war, aufgesprüht und mit Wasser nach dreißig Minuten entfernt. Die Oberfläche war nach dieser Behandlung streifenfrei blank und frei von Fremdferrit.

Obgleich die erfindungsgemäßen Beizpasten besonders für die Behandlung von hochlegierten Edelstahlen konzipiert sind, eignen sie sich gleichermaßen auch für die Beizbehandlung sowohl von beispielsweise Titanblechen oder auch von Sandgußteilen oder dergleichen. Sie können euch zum Beizen anderer Metalloberflächen aus beispielsweise Aluminium, Leichtmetall oder Buntmetall mit gutem Erfolg eingesetzt werden.

Im in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner eine flüssigkeits- und gasdichte Umhüllung 2 des als Ganzes mit 1 bezeichneten Beizpastenformlings dargestellt. Diese wiest die sichtbaren Lappen 2a, 2b, 2c, 2d und 2e sowie ein unsichtbares weiteres Feld aus Umhüllungsmaterial auf, auf dem der Formling 1 aufliegt. Die Lappen 2a bis 2e weisen jeweils zwei wegfaltbare seitliche Randstreifen zur Erleichterung der Verpackung und zur Sicherstellung einer zuverlässigei Feuchtigkeitsdichtheit auf, die mit 2a¹ bzw. 2b¹ bzw. 2c¹ bzw. 2c¹ bezeichnet sind. Die Umhüllung bzw. Verpackung des erfindungsgemäßen Beizpastenformlings 1 kann aber auch in anderer, und zwar auch bekannter Weise erfolgen, beispielsweise indem er in einen geeignet dimensionierten Kunststoffsack oder dergleichen eingeschweißt wird.

Claims

PATENTANWALT HANS-JOACHIM KANTNER DIPLOM-INGENIEUR 6070 LANGEN, 14.02.1980 DARMSTÄDTER STRASSE 8 TELEPHON: (06I03) 23029 Ktr./st TELECRAMM: KANTN ER PATENTE PATENTANWALT DIPL-INC. H-J. KANTNEl) ■ DARMSTAPTrii STR.». 607 LANGEN/HESSEN LANCENHESSEN Neue Teloqrnmmanschnft 3 >-,-,,-λ ι n\i\f ., , , , UhALAW New to enmr- · -- · Ansprüche

1.) Portionseinheit in Gestalt eines sphärischen, sphäroidalen, zylindrischen oder polyedrischen Formlinge aus Beizpaste zum Reinigen von Oberflächen von Metallteilen insbesondere aus nichtrostendem Stahl, welche eine von einer Trägersubstanz gehaltene Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit enthält, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials als Trägersubstanz Partikel (4) mindestens eines Alkalihexafluoraluminats eingelagert sind.

2.) Portionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trägersubstanz Partikel (4) von Kaliumhexafluoraluminat angeordnet sind.

3.) Portionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trägersubstanz Partikel (4) von Natriumhexafluoraluminat angeordnet sind.

4.) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurc! gekennzeichnet, daß in der Trägersubstanz Partikel (4) von Kaliumhexafluoraluminat und von Natriumhexafluoraluminat angeordnet sind.

BANKKONTO: DRE-SDNÖR| BÄKlK. A'G. .'FRAN K¹^URT AM MAIN NR 4-112 519 POSTSCHBC-KKO^-N-TO .NR. 2(55Si)O FRANKFURT

5· ) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials als die Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit tröpfchenförmig (3a) Fluorwasserstoffsäure und/oder in ganz und/oder teilweise gelöster Form und/oder als ungelöste Partikel (3a) zumindest eines von deren Salzen eingelagert ist "bzw. sind.

6.) Portioneeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit als Benetzung (3b) der Trägersubstanz-Partikel (4·) angeordnet ist.

7.) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

flfiV

gekennzeichnet, daß sie das bzw. vTluorwasserstoff-Ionen darbieten de(n) Agens "bzw. Agenzien in der Beizflüssigkeit in einem Gewichts verhältnis zu dieser von maximal 1 : 2 enthält.

8.) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterxals die die Fluorwasserstoff-Ionen enthaltende Beizflüssigkeit (3a "bzw. 3"b) in einem Gewichtsverhältnis zur Träger substanz (4-) von zwischen 1/2:1 und 2 : 1 vorgesehen ist.

9.) Portionseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials die Träger sub stanz (4·) in einem Gewichtsverhältnis von etwa 35 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% vorgesehen ist.

10.) Portionseinheit nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß in der Trägersubstanz (4·) zumindest überwiegend Natriumhexafluoraluminat (III) angeordnet ist.

- 5-

11.) Portionseinheit nach Anspruch 8 oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß in der Träger substanz (4) zumindest überwiegend Kaliumhexafluoraluminat (III) angeordnet ist.

12.) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials als Anteil der die Fluorwasserstoff-Ionen darbietenden Beizflüssigkeit mindestens ein Nitrat-Ionen darbietendes Agens (6) enthalten ist.

13.) Portionseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials als die Nitrat-Ionen darbietende(s) Agens bzw. Agenzien tropfchenförmig (6a) Salpetersäure und/oder in ganz und/oder teilweise gelöster Form und/oder als ungelöste Partikel (6a) zumindest eines von deren Salzen eingelagert ist bzw. sind.

14.) Portionseinheit nach Anspruch .12 oder 13» dadurch gekennzeichnet daß das bzw. die die Nitrat-Ionen darbietende(n) Agens bzw. Agenzien als Benetzung (6b) der Trägersubstanz-Partikel (4) angeordnet ist bzw. sind.

15») Portionseinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die die Nitrat-Ionen darbietende(n) Agens bzw. Agenzien in der von der Tragersubstanz (4) gehaltenen Beizflüssigkeit (3) in einem Gewichtsverhältnis zur Trägersubstanz (4) von insgesamt maximal 2/3 : 1 enthalten ist bzw. sind.

16.) Portionseinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials 60 Gew.-% Natriumhexafluoraluminat (III), 20 Gew.-% Salpetersäure und 5 Gew.-% Fluorwasserstoffsäure eingelagert sind.

17.) Portionseinheit nach einem der Ansprüche 11 "bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials 40 Gew.-% Kaliumhexafluoraluminat (III), 20 Gew.-% Salpetersäure und 5 Gew.-% Fluorwasserstoffsäure eingelagert sind. j

18.) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- H₁ durch gekennzeichnet, daß die Trägersubstanz-Partikel (4) ,] in einer Korngröße von mindestens 85% unter 0,071 mm vorgesehen ξ; sind. -^:|

19·) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägersubstanz-Partikel (4) mit einem trockenen Schüttgewicht von 600 bis 1200 g/Liter, vorzugsweise 600 bis 800 g/Liter, vorgesehen sind.

20.) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Trägersubstanz (4) in in der die Fluorwasserstoff-Ionen darbietenden Beizflüssigkeit gelöster Form vorgesehen ist.

21.) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefügeverband des Beizpastenmaterials Partikel (5) zumindest eines säurebeständigen Tensids, vorzugsweise eines Fluortensids, eingelagert sind.

22.) Portionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise feuchtigkeits- und/oder gasdichte Umhüllung (7)-

Patentanwalt